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Neurotoxinas

Neurônios (introdução)


Os neurônios são um dos principais meios de comunicação intracelular dentro do corpo. Agrupamentos de neurônios, conhecidos como nervos, são responsáveis pela inervação de músculos e órgãos, enquanto os neurônios no cérebro criam circuitos e caminhos complexos responsáveis por uma infinidade de processos de pensamento, respostas biológicas e funcionamento vital. A estrutura básica de um neurônio é mostrada na figura abaixo.

 

Transmissão sináptica


Os neurônios dependem de substâncias químicas chamadas neurotransmissores para se comunicar, normalmente liberados dos terminais do axônio. A maioria dos neurônios liberam apenas um tipo de neurotransmissor por seu terminal axônico, mas são capazes de receber “input” de muitos transmissores diferentes por seus dendritos. Os neurotransmissores lançados pelo neurônio pré-sináptico movem-se através do espaço entre os neurônios, chamado de sinapse, e ligam-se a receptores moleculares localizados na membrana do neurônio seguinte, chamado de neurônio pós-sináptico.

Esta ligação pode ter uma variedade de efeitos sobre a célula pós-sináptica, uma das quais é um potencial de ação. Um potencial de ação viaja pelo axônio em direção a seus terminais via condução saltatória. Nesses terminais, vesículas de neurotransmissores são recrutadas para se mover para a membrana e liberar seu conteúdo para a próxima sinapse. Essa sequência de eventos permite que mensagens viagem pelo corpo. Algumas sinapses se ligam diretamente a órgãos ou tecidos, enquanto outros se interconectam com outros neurônios. É importante ressaltar que esse processo acontece de forma extremamente rápida.

Os neurônios possuem, também, mecanismos de auto-regulação e modulação feitos por receptores na membrana pré-sináptica chamadas moléculas transportadoras e auto-receptores. Moléculas receptoras reabsorvem neurotransmissores liberados na sinapse de volta para a célula pré-sináptica para reutilização. Os auto-receptores atuam como um sensor para o neurônio pré-sináptico, monitorando a quantidade de neurotransmissor liberado na sinapse. O feedback destes receptores normalmente diminui a quantidade de neurotransmissor liberado. 

O neurônio pós-sináptico possui ainda outro tipo de receptor, mencionado acima, chamado receptor molecular. Existem duas subclasses principais, ionotrópicas e metabotrópicas, ambas sendo canais ativados por ligantes - quaisquer moléculas, que se ligam a um receptor, que podem ser endógenas (produzido pelo próprio corpo) ou exógenas (proveniente de fora do corpo). Enquanto receptores ionotrópicos se abrem assim que interagem com um ligante apropriado, os metabotrópicos, por outro lado, dependem de uma série de interações proteicas para se abrir. Os ligantes exógenos, após se ligarem, podem atuar como agonistas ou antagonistas. Os agonistas imitam um ligante endógeno, e o receptor responderá como se a substância normal estivesse ligada, enquanto os antagonistas funcionam de forma oposta, interrompendo a resposta normal do receptor a ligantes endógenos.

Mecanismos das neurotoxinas


Neurotoxinas são agentes químicos que afetam a transmissão de sinais químicos entre neurônios, causando uma miríade de problemas. Essas toxinas podem afetar a célula em qualquer etapa de transmissão neural, podendo também interagir com neurotransmissores na sinapse. Uma visão geral das maneiras pelas quais as toxinas podem afetar os neurônios é descrita abaixo.

 

Alterações pré-sinápticas

Efeitos

1- Produção de neurotransmissores

Os neurônios produzem transmissores com moléculas precursoras no corpo celular. Muitas moléculas precursoras são adquiridas através da dieta.

1- A falta de produção do transmissor impede sua liberação da membrana pré-sináptica.

2- Transporte dos transmissores pelo axônio

Alguns transmissores são transportados através do neurônio por microtúbulos dentro da célula. Certas drogas alteram a funcionalidade desses microtúbulos.

2- Sem microtúbulos 100% funcionais os transmissores não estarão prontamente disponíveis para liberação na sinapse.

3- Condução de potenciais de ação

Antes do neurônio enviar o sinal químico na sinapse, ele envia um sinal elétrico na direção do axônio. Canais de sódio são essenciais para esse processo, e algumas toxinas bloqueiam esses canais

3- O bloqueio da condução elétrica axonal inibe a comunicação neural por completo. Isso faz com que o neurônio seja capaz de receber um “input” de outro neurônio, mas não consiga passá-lo adiante.

4- Canais de cálcio

Canais de cálcio são essenciais para a liberação de transmissores do terminal do axônio para a sinapse.

4- O bloqueio desses canais impedem que esses neurotransmissores sejam liberados, interrompendo a sinalização.

5- Armazenamento dos neurotransmissores dentro de vesículas

Certas substâncias fazem com que os transmissores escapem da vesícula antes de chegar na membrana pré-sináptica.

5- A vesícula ainda se desloca para o terminal pré-sináptico, mas libera pouco ou nenhum neurotransmissor.

6- Auto-receptores

Os auto-receptores, localizados na membrana pré-sináptica, monitoram e ajustam a quantidade de transmissor que está sendo liberado na sinapse para evitar a estimulação excessiva da célula adjacente.

6- Alterações nesse receptor podem levar à liberação excessiva de neurotransmissores, ou negativa, caso esse receptor interprete uma droga ou toxina como sendo um transmissor.

7- Moléculas transportadoras

 Essas moléculas, encontradas na membrana pré-sináptica, recaptam os neurotransmissores que já exerceram seu papel em  estimular a célula pós-sinaptica. Os transmissores absorvidos por essas moléculas transportadoras são reutilizáveis e podem ser reembalados e liberados novamente, embora não infinitas vezes.

7- O bloqueio dessa reabsorção faz com que o neurotransmissor fique disponível na sinapse por mais tempo, “ligando e desligando” continuamente seus receptores, aumentando o seu efeito.

8- Metabolismo de neurotransmissores

 Alguns transmissores não são reutilizados pela célula pré-sináptica, mas inativados na sinapse por enzimas. A MAO, ou Monoaminoxidase, é uma dessas enzimas, que pode sofrer interferência de drogas ou toxinas

8- Inibidores da MAO fazem com que os neurotransmissores, que antes seriam degradados, fiquem disponíveis e atuando por mais tempo que o necessário na sinapse.

 

 

Alterações pós-sinápticas

Efeitos

1- Alteração no número de receptores pós-sinápticos

Algumas drogas podem alterar a quantidade de receptores presentes na célula pós-sináptica. O álcool é um exemplo de tal droga.

1- O aumento ou diminuição desse número causa um efeito maior ou menor dos neurotransmissores.

2- Bloqueio dos receptores moleculares

O bloqueio da ligação transmissor-receptor resulta em falha da transmissão sináptica, e isso pode ocorrer de duas maneiras. A primeira é via ligação competitiva, onde um fármaco se liga no mesmo lugar que o transmissor normalmente se liga, chamado de sítio ativo. A segunda maneira é via ligação não-competitiva. Neste caso o fármaco não se liga ao sítio ativo diretamente, mas sim a uma parte diferente do receptor, fazendo com que ele mude de forma ou rejeite o transmissor. Essas substâncias que “competem” com o transmissor, diminuindo seu efeito, são chamadas de antagonistas.

2- O bloqueio desses receptores resulta na ausência de estímulo do terminal pós-sináptico.

3- Aumento da atividade do receptor

 Muitos fármacos ligam-se às moléculas receptoras e atuam como transmissores. Esses fármacos, por aumentarem o efeito do neurotransmissor natural, são chamados de agonistas.

3- A ativação de um receptor na ausência do transmissor natural faz com que o neurônio pós-sináptico responda como se o transmissor natural estivesse presente. Contudo, uma vez que essas substâncias exógenas (que não se originaram do próprio organismo) não são monitoradas pelos transmissores celulares pré-sinápticos, a resposta celular pós-sináptica pode ser exagerada.

4- Alterações em mensageiros secundários

 Certas drogas impedem o funcionamento de mensageiros secundários essenciais para a abertura de receptores metabotrópicos.

4- Interferências nesses mensageiros secundários podem impedir a entrada de neurotransmissores associados a esses receptores metabotrópicos.

 

Links externos


Ver também: Cobras

Referências


Breedlove, S. Marc, et al. Biological Psychology. Massachusetts: Sinauer Associates, Inc., 2007.

 

Tradução realizada por: Ariel Moura Maia

 Link para a página em inglês: Neurotoxins


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